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6. MECANISMOS DE DEFESA ELICITADOS POR ULVANA

6.2.2 Diâmetro das pústulas

As médias dos diâmetros de pústula nas diferentes cultivares de feijoeiro do grupo carioca, pulverizadas ou não com ulvana, estão apresentados resumidamente na Tabela 8. Os valores variaram de 316,8 a 616 µm. Houve diferença significativa entre as cultivares do grupo carioca (Anexo 9), sendo que no cv. BR IPA – 11 Brígida, as pústulas apresentaram menor diâmetro (381,2 µm). O tratamento com ulvana também teve efeito significativo, porém a interação entre cultivares x tratamento não foi significativa a 5% de probabilidade (Anexo 10). O diâmetro das pústulas foi menor nas cultivares tratadas com ulvana, sendo que na cv. IPR Juriti (suscetível) houve redução de praticamente 20% em relação aos diâmetros das pústulas de plantas da mesma cultivar pulverizadas com água destilada.

Tabela 8. Diâmetro médio das pústulas no primeiro trifólio das cultivares de feijoeiro do grupo carioca pulverizados com ulvana (10 mg/mL) 15 dias após a inoculação de U. appendiculatus.

a

Letras diferentes indicam diferença significativa de acordo com o teste de separação de médias Tukey ao nível de 5% de probabilidade

* indica diferença significativa pelo teste F (p ≤ 0,05). Diâmetro das pústulas (µm)

Cultivares Testemunha Ulvana Média a

BR IPA –11 Brígida 445,5 316,8 381,2 a

Pérola 523,0 398,5 460,8 b

IPR Juriti 616,3 490,8 553,6 b

6.2.3 Análises microscópicas

A pulverização de ulvana não alterou a germinação de uredósporos e a formação de apressórios sobre estômatos no primeiro trifólio das cultivares de feijoeiro 48 horas após a inoculação (Figura 4). A porcentagem de germinação dos uredósporos de U. appendiculatus foi significativamente maior na cv. BR IPA – 11 Brígida, onde foram observados cerca de 80% de uredósporos germinados (Tabela 9 e Anexo 11). Não foi observada correspondência entre as cultivares de feijoeiro do grupo carioca pulverizados ou não com ulvana (10 mg / mL) no desenvolvimento de apressórios sobre os estômatos na primeira folha trifoliada (Anexo 12).

Tabela 9. Porcentagem da germinação de uredósporos e formação de apressórios de U. appendiculatus sobre a superfície foliar de cultivares de feijoeiro do grupo carioca pulverizados ou não com ulvana.

Germinação de uredósporos % Formação de apressórios % Cultivares Testemunha Ulvana Média* Testemunha Ulvana Médians BR IPA-11 Brígida 76,7 81,6 79,2 a 39,7 34,0 36,8

Pérola 65,2 43,7 54,4 b 21,8 24,3 23,0

IPR Juriti 54,6 62,6 58,7 b 33,0 24,0 28,4

Média 65,5 62,7 ns 31,5 27,4 ns

* Médias seguidas por letras diferentes indicam diferença significativa de acordo com o teste LSD 5%.

ns

Figura 4. Germinação de uredósporos de U. appendiculatus sobre a superfície abaxial dos trifólios de feijoeiro observados 48 horas após a inoculação. Ap = apressório; Es = estômato; H = hifa; Tr = tricoma; Ur = uredósporo germinado. Barras = 50 µm.

6.2.4 Atividade de peroxidases

A atividade de peroxidases nos folíolos do primeiro trifólio das cultivares de feijoeiro do grupo carioca pulverizadas com solução de ulvana (10 mg / mL) ou água destilada 48 horas após a inoculação de U.

Appendiculatus variou de 34,7 a 55,4 unidades de densidade óptica / mg Ur Ur H H Tr Es Ap Ap Tr Es Es Ur H Ur Ur

de proteína / min (Tabela 10). A maior atividade foi observada na cv. IPR Juriti (suscetível), enquanto que a menor atividade foi verificada na cv. BR IPA – 11 Brígida (Anexo 14). A atividade de peroxidases foi analisada utilizando-se a análise de variância no esquema bifatorial (3 cultivares e 2 tratamentos) o desdobramento da interação dupla pode ser observado na Tabela 10. A pulverização de ulvana não afetou significativamente a atividade de peroxidases, quando comparada com as amostras pulverizadas com água destilada (Anexo 14).

Tabela 10. Atividade de peroxidases 48 horas após a inoculação de U.

appendiculatus no primeiro trifólio das cultivares de feijoeiro do grupo

carioca pulverizados ou não com o ulvana (10 mg/mL).

Densidade óptica/mg proteína/min

Cultivares Testemunha Ulvana Média *

BR IPA-11 Brígida 36,3 36,3 36,3 a

Pérola 34,7 47,6 41,3 ab

IPR Juriti 54,7 55,4 55,0 b

Média 42,0 47,3 ns

ns = Não significativo pelo teste F (p≤0,05).

* = Médias diferentes indicam diferença significativa pelo teste de separação de média Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

6.2.5 Atividade de β – 1,3 Glucanases

A atividade de glucanases 48 horas após a inoculação nos folíolos do primeiro trifólio das cultivares de feijoeiro do grupo carioca pulverizadas com ulvana (10 mg / mL) ou água destilada foi analisada

através de esquema bifatorial (3 cultivares e 2 tratamentos). Pela análise de variância, foi possível observar que houve interação entre as cultivares do grupo carioca com diferentes níveis de resistência à ferrugem e a pulverização de ulvana (Anexo 17 e 18). A atividade de glucanases foi 190 % maior nas plantas do cv. Pérola (moderadamente suscetível) pulverizadas com ulvana em relação às respectivas plantas pulverizadas com água destilada (Figura 5). Nas outras duas cultivares, não houve efeito significativo da ulvana sobre a atividade enzimática. A maior atividade de glucanases foi observada em plantas da cv. Juriti (suscetível).

Figura 5. Atividade de glucanases 48 horas após a inoculação de U.

appendiculatus em cultivares de feijoeiro do grupo carioca BR IPA – 11

6.3 DISCUSSÃO

A atividade elicitora de resistência em plantas contra patógenos tem sido relatada com a utilização de diversos polissacarídeos obtidos de macroalgas marinhas. MERCIER et al. (2001) observaram a expressão de genes de defesa em folhas de fumo a partir de 24 horas após a aplicação de carragenas extraídas das algas vermellhas G.

acicularis e G. pistilla. Os efeitos foram semelhantes aos da aplicação de Phytophthora parasitica var. nicotianae como elicitor de defesa. Os

polissacarídeos laminaranas e laminarinas, extraídas da alga marrom

Laminaria digitata, são componentes de alguns fertilizantes comerciais

a base de algas e também são conhecidos por seu efeito como elicitor de respostas de defesa em fumo contra Erwinia carotovora

(KLARZYNSKI et al., 2000) e em videira contra Plasmopara viticola e

Botrytis cinerea (AZZIZ et al., 2003). A ulvana é relatada como

ativadora de defesa de plantas contra estresses bióticos e ábioticos e elicitora dos mecanismos de absorção do nitrogênio e síntese protéica (BRIAND et al., 2005a; BRIAND et al., 2005b).

No presente trabalho, a pulverização do polissacarídeo ulvana promoveu redução do diâmetro das pústulas de U. appendiculatus em plantas de feijão das cultivares Brígida, Pérola e Juriti pulverizadas aos 6 e 3 dias antes da inoculação do patógeno, quando comparado com as plantas da mesma cultivar tratadas com água destilada, não tendo sido observadas diferenças significativas no número de pústulas/cm2 (Figura 4). Este resultado é semelhante ao obtido por FERNANDES (2007), o qual observou a redução do crescimento das lesões de antracnose do feijoeiro causada pelo fungo hemibiotrófico C. lindemuthianum em

plantas da cv. suscetível à antracnose (IPR Uirapuru) tratadas preventivamente com ulvana. Menores pústulas produzem menos uredósporos, reduzindo o inóculo (STATLER & MCVEY, 1987), contribuindo para diminuir o progresso da doença. Este comportamento sugere a ativação de algum mecanismo de defesa devido ao tratamento com o polissacarídeo.

O processo de infecção das ferrugens, de um modo geral, pode ser dividido em etapas: deposição dos uredósporos, germinação, formação do apressório sobre estômatos, penetração na cavidade sub- estomática, desenvolvimento da célula-mãe do haustório e a formação do primeiro haustório. Depois ocorrem à colonização da planta, produção e liberação dos uredósporos. Alguns mecanismos de prevenção contra as ferrugens podem ocorrer antes da penetração via estômato por Uromyces spp., como a fraca adesão dos uredóporos sobre a superfície da folha (DEISING et al., 1992). WYNN, (1976) demonstrou que o estímulo para germinação e a formação de apressórios de U. appendiculatus é independente do hospedeiro, podendo ser realizada em réplicas da superfície das folhas feitas de plástico.

No atual estudo, verificou-se que a maior porcentagem de germinação de uredósporos sobre a superfície foliar foi encontrada na cv. BR IPA-11 Brígida (resistente). A pulverização de ulvana não teve efeito diferencial sobre a germinação de U. appendiculatus, diferentemente do observado por FERNANDES (2007) em folíolos de feijoeiro cvs. Uirapuru e Mouro Graúdo tratados com ulvana e inoculados com o fungo C. lindemuthianum. A porcentagem de apressórios formados sobre estômatos, embora não significativa, também foi maior nessa cultivar (Tabela 10), sugerindo que o

mecanismo de resistência da cv. BR IPA-11 Brígida atue nas fases posteriores à infecção.

Observações semelhantes foram feitas em outras leguminosas com resistência parcial à ferrugem, onde o menor nível de doença esteve associado à menor formação e desenvolvimento de haustórios pelos agentes causais, prejudicando a colonização da planta, uma etapa pós- infecção. SILLERO & RUBIALES (2002) observaram que o tamanho e o número de haustórios foram reduzidos em duas linhagens de feijão- fava com resistência parcial à Uromyces fabae (Pers.) de Bary, quando comparadas com a linhagem suscetível. A resistência de genótipos de

Medicago truncatula à ferrugem da alfafa (Uromyces striatus Schroet.)

ocorreu pela restrição da formação do haustório e redução do número de haustórios, ocasionando a diminuição do crescimento da colônia (RUBIALES & MORAL, 2004). O haustório é um órgão especializado para a obtenção de nutrientes do hospedeiro, sendo a penetração na célula da planta e a invaginação do plasmalema da célula hospedeira fases críticas no desenvolvimento de fungos biotróficos (HEATH, 1997; NICKS & RUBIALES, 2002).

As respostas de plantas a patógenos dependem de vários fatores, muitos destes são alterações metabólicas provocadas por perturbações causadas por patógenos específicos. As atividades de duas enzimas relacionadas com a defesa neste trabalho foram detectadas em todas as cultivares, independente do nível de resistência. As peroxidases estão envolvidas em várias etapas do processo fisiológico vegetal, incluindo a resistência da planta a fitopatógenos. A atividade desta enzima pode produzir radicais livres tóxicos para o patógeno e participar do reforço da parede celular da planta através do envolvimento nas etapas finais da

biossíntese de lignina (STADNIK & BUCHENAUER, 2000). As peroxidases estão geralmente relacionadas com respostas de resistência locais e sistêmicas em várias espécies vegetais (PASSARDI et al., 2005). No presente trabalho, observou-se que a atividade de peroxidases 48 horas após a inoculação foi maior na cv. IPR Juriti, caracterizada como suscetível, com um aumento de pelo menos 65% em relação à atividade na cv. resistente BR IPA – 11 Juriti, independente do tratamento com ulvana. ROLDÁN SERRANO et al., (2007) verificaram que as atividades de peroxidases e quitinases em hipocótilos de plântulas de girassol também foram significativamente maiores nas plântulas suscetíveis ao míldio (Plasmopara halstedii Berl. & de Tomy) do que nas resistentes.

A β-1,3-glucanase é uma enzima hidrolítica que apresenta ação direta contra o patógeno, degradando sua parede celular e possivelmente atuando como uma barreira química, inibindo a formação do haustório na célula hospedeira (HU & RIJKENBERG, 1998). A figura 4 mostra que, a exemplo do ocorrido para as peroxidases, plantas da cv. Resistente BR IPA – 11 Brígida apresentaram menor atividade desta enzima que a cv. suscetível IPR Juriti. A pulverização de ulvana causou o aumento da atividade de glucanases somente nas plantas da cv. Pérola (moderadamente suscetível), mas não em Juriti, um cultivar com maior nível de suscetibilidade. Desse modo, a participação dessa enzima na redução do número de pústulas da ferrugem é questionável. Uma explicação para este resultado contraditório é que não são todas as glucanases que possuem atividade antifúngica (SELA-BUURLAGE et

al., 1993). RAUSCHER et al., (1999) observaram aumento na expressão

L.) tratadas e não tratadas com os indutores ácido salicílico e ácido 2,6- dicloro isonicotínico, no entanto, a presença dessas enzimas não afetou o desenvolvimento de U. fabae. Os mesmos autores verificaram a ação anti-fúngica relacionada às proteínas de defesa da família PR-1, resultando na redução da diferenciação celular depois da formação do apressório, sugerindo que o mecanismo de resistência afeta as fases posteriores de desenvolvimento do fungo.

Em algumas situações, o aumento na atividade enzimática pode ser mais uma conseqüência no metabolismo da planta após a infecção do que propriamente uma resposta conduzindo à defesa (ROLDAN SERRANO et al., (2007). Para a maioria dos fungos causadores de ferrugens, o primeiro haustório é formado entre 24 e 48 horas após a inoculação das plantas (EMERAN et al., 2005), enquanto que as análises de peroxidases e glucanases do atual trabalho foram efetuadas 48 horas depois. Pode ser que o genótipo suscetível, não bloqueando a colonização fúngica logo nas fases iniciais através de mecanismos bioquímicos e estruturais de resistência, passou a produzir uma grande quantidade de enzimas de defesa num momento inoportuno, quando a atividade dessas já não poderia mais atuar eficientemente sobre o fungo. Ao contrário, o genótipo resistente, restringindo a colonização fúngica logo nas primeiras etapas, cessou a elicitação de repostas de resistência, culminando com uma menor biossíntese de glucanases e peroxidases nas fases posteriores.

Por outro lado, SIEGRIST et al. (1997) verificaram associação da redução da severidade da ferrugem e a alta produção de glucanases em fluídos intercelulares de folhas de feijoeiro tratados com acibenzolar-S-metil (ASM) e inoculados com U. appendiculatus quando

comparadas com as plantas não tratadas. IRITI & FAORO (2003), trabalhando com o mesmo patossitema através de análises histológicas, observaram o acúmulo de peróxido de hidrogênio nos tecidos das folhas entre 12 e 48 horas após o tratamento com ASM, mas sem a ocorrência de reação de hipersensibilidade, evidenciando a alta atividade de peroxidase nas plantas que expressaram resistências, atuando principalmente no reforço da parede celular pela ligação de proteínas e deposição de lignina.

No presente trabalho, não foi possível atribuir isoladamente a um dos mecanismos de defesa estudados um papel de grande significância na resistência de feijoeiro à ferrugem ou na forma de atuação do polissacarídeo ulvana. Segundo TUZUN (2001), as respostas de defesa em plantas envolvem a ativação múltipla e coordenada de diversos genes de resistência e a somatória das contribuições individuais de cada gene poderia explicar melhor a resistência quantitativa de uma cultivar.

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